鋼結(jié)構(gòu)綠色拆除基本原則與實例驗證

曾 亮 肖建莊丁 陶 盧昱杰

（同濟大學(xué)土木工程學(xué)院，上海200092）

0 引 言

建筑物拆除作為建筑生命周期的關(guān)鍵階段之一，與建筑固廢資源化緊密關(guān)聯(lián)，拆除形成的建筑固廢經(jīng)過資源化技術(shù)處理可作為建筑原料再利用。鋼結(jié)構(gòu)因材料強度高和可裝配性能等特性已在施工建造過程中得到良好應(yīng)用，但傳統(tǒng)無序的直接拆除受到設(shè)備工況和垂直運輸?shù)葪l件的限制，最后形成的資源化成果較低［1］。

隨著我國城鎮(zhèn)化進程加快，綠色建筑特別是作為新型建筑工業(yè)化代表的鋼結(jié)構(gòu)市場需求不斷擴大，鋼結(jié)構(gòu)建筑是實現(xiàn)綠色建筑的最佳結(jié)構(gòu)形式之一［2］。在當前建筑生命周期和建筑固廢資源化兩大學(xué)術(shù)背景下，鋼結(jié)構(gòu)拆除急需通過拆除優(yōu)化措施與方法，建立系統(tǒng)性拆除理論體系，剖析提高建筑固廢資源化利用層級，實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)的綠色拆除。

1 鋼結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)拆除方法的不足

傳統(tǒng)的建筑拆除施工原則為從上至下、逐層分段進行應(yīng)先拆除非承重結(jié)構(gòu)，再拆除承重結(jié)構(gòu)［3］。拆除框架結(jié)構(gòu)建筑，必須按樓板、次梁、主梁、柱子的順序進行施工［4］。根據(jù)現(xiàn)場情況和構(gòu)件受力狀態(tài)，主要有人工與機械配合拆除和爆破拆除兩大類。傳統(tǒng)的拆除施工方法在實現(xiàn)資源化方面存在一定局限性，除施工環(huán)境復(fù)雜、安全管控難度高［5］等影響因素之外，拆除工藝的系統(tǒng)性、結(jié)構(gòu)體系在荷載作用下的拆除施工順序尤為重要。

設(shè)計階段是建筑在營建過程中對資源化再利用成本最低而效果最顯著的表現(xiàn)階段［6］，但建筑結(jié)構(gòu)體系的關(guān)鍵構(gòu)件或節(jié)點區(qū)域的設(shè)計往往未考慮到將來拆除后再利用所需。結(jié)構(gòu)體系的整體成型或不適宜的連接方式使傳統(tǒng)拆除方法不可避免造成鋼構(gòu)件屈曲、構(gòu)配件損傷、焊接節(jié)點大變形甚至局部出現(xiàn)不可逆損壞。在這些客觀條件下，無視建筑構(gòu)配件損傷甚至損毀的傳統(tǒng)拆除方法，會加劇結(jié)構(gòu)體系在拆除過程中的不穩(wěn)定性，且造成拆下物資源化等級相對不高，不符合可持續(xù)要求。

2 鋼結(jié)構(gòu)綠色拆除的基本原則

鋼結(jié)構(gòu)建筑的綠色拆除仍然需要滿足安全技術(shù)規(guī)范要求，根據(jù)樓層平面形狀與結(jié)構(gòu)形式，綜合考慮整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，有效控制總體尺寸同時防止誤差積累的影響。拆除施工階段的受力狀況不能完全按照傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)力學(xué)分析，應(yīng)采用施工力學(xué)的邏輯順序組織流水拆除施工［7］。

為規(guī)避傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)拆除方法所形成的資源化程度有限，包括為使結(jié)構(gòu)抗力得以恢復(fù)甚至提高，或部分鋼結(jié)構(gòu)的安全修復(fù)，改建擴建甚至拆除重建［8］，提出鋼結(jié)構(gòu)建筑綠色拆除按照有序化基本原則，在拆除施工的準備階段就全面預(yù)估資源化成果，從對拆下物再利用出發(fā)，盡量維持原鋼結(jié)構(gòu)件的完整性，降低資源消耗和污染物排放，改善傳統(tǒng)拆除方法造成材料循環(huán)利用率較低的弊端。

如圖1所示，鋼結(jié)構(gòu)綠色拆除遵循有規(guī)劃、有預(yù)案、有步驟的“三階段九過程”有序化基本原則包括：

圖1 綠色拆除的有序化基本原則Fig.1 Fundamental principles of orderly green demolition

（1）拆除前階段。六個過程，包括：充分事前現(xiàn)場勘探；對建筑物狀態(tài)及損傷鑒定；形成綠色拆除預(yù)案；通過建筑信息模型等數(shù)字化工具將目標建筑分解，編制詳細的建筑材料及鋼構(gòu)件拆解清單；通過工裝設(shè)計、拆除順序、施工培訓(xùn)、構(gòu)配件分段及設(shè)備的選型；拆下物預(yù)案和再利用策略。

（2）拆除過程階段。包括具體實施的兩個關(guān)鍵過程：有序化的拆除施工；過程監(jiān)測及控制。結(jié)合考慮內(nèi)力重分布、抗連續(xù)倒塌等理論，對包括溫度、振動、風(fēng)速等各種環(huán)境因素進行監(jiān)測，充分考慮應(yīng)變及變形的風(fēng)險。

（3）拆除后階段。最后一個過程是對拆下物管理及最終資源化成果評價階段。在再利用策略指導(dǎo)下，通過動態(tài)堆場的規(guī)劃、資源化分類、二維碼使用等，最后成果評價。

2.1 拆除前階段

首先完成待拆建筑現(xiàn)有地形及環(huán)境狀態(tài)的確定，并對該建筑的狀態(tài)及損傷做出鑒定。掌握目標鋼結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)特點，通過對比分析原設(shè)計圖紙、模型深入檢測與鑒定，整理建筑信息模型制定該鋼結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)部件、分解、材料等的清單，為編制拆除方案和布置施工控制網(wǎng)提供必要數(shù)據(jù)［9］。

整體建筑按照結(jié)構(gòu)體系失效的邏輯關(guān)系進行損傷識別，同時考慮包括鋼承板或混凝土樓面板等因拆除施工順序或原材料收縮、徐變等時效性的結(jié)構(gòu)變形影響［10］。選用必要的加固形式后，確定結(jié)構(gòu)、節(jié)點的加固、建筑構(gòu)配件改造方案，在正式全面動工前完成對整體結(jié)構(gòu)體系或必要節(jié)點的加固，提高被拆除鋼結(jié)構(gòu)的可靠度［11］。

拆除預(yù)案是指導(dǎo)有序化綠色拆除施工的主要依據(jù)。以資源化成果為目的，預(yù)先將各種拆除施工方法與不同的拆除順序相擬合，篩選影響因素和選用關(guān)鍵構(gòu)件，利用層次分析法計算各項權(quán)重，預(yù)判待拆目標建筑所對應(yīng)具有的最大資源化價值來決定最佳拆除路徑。綜合考慮各類環(huán)境影響因素及應(yīng)對措施，包括對拆下物的保護及處理、再利用的規(guī)劃，基于模糊評價法對環(huán)境污染因素建立隸屬度函數(shù)或等級，確立建筑拆除環(huán)境影響評價模型，這可以是對于建筑整體或局部的評估［12］。

建筑信息模型等數(shù)字化運用是綠色拆除的關(guān)鍵步驟，對典型節(jié)點受力特性、整體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析，合理拆除分區(qū)和歸并類型。有經(jīng)驗的施工做法是建立數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)計算模型，盡量保障拆下物的完整和再利用可能，同時考慮分段后的鋼構(gòu)件能夠滿足后續(xù)對集裝箱或陸路的運輸要求。通過設(shè)置臨時支撐或鋼平臺等局部構(gòu)件穩(wěn)定性，采用數(shù)值計算方法與現(xiàn)場實時監(jiān)測手段管控每根結(jié)構(gòu)在施工過程中的力學(xué)行為仍然是關(guān)鍵點［13］。

設(shè)備選型與工況復(fù)核緊密相關(guān)，鋼構(gòu)件在結(jié)構(gòu)體系分析后合理分段，確定拆除使用的各類機械設(shè)備或設(shè)施，通過對施工工況來復(fù)核設(shè)備可操作性。并核算在拆除施工過程中，對拆下物堆放、保管、轉(zhuǎn)運以及再利用策略。

2.2 拆除過程階段

有序化的拆除根據(jù)結(jié)構(gòu)形式及受力特點，對拆除過程監(jiān)測及結(jié)構(gòu)控制措施，拆除施工各類影響因素包括各典型位置鋼構(gòu)件的定位、應(yīng)變；受氣候及溫濕度影響；拆除時引起的結(jié)構(gòu)振動監(jiān)測；環(huán)境氣候及風(fēng)速對設(shè)備使用及施工的影響。

在每根鋼柱分段點標識上、下中心線及相對標高，拆除前對柱頂絕對標高復(fù)測，確認是否存在各種結(jié)構(gòu)變形和移位。對大直徑的鋼柱還需要考慮豎向偏載的影響，用兩臺激光經(jīng)緯儀置于相互垂直的兩條軸線上，視線投射到預(yù)先固定在鋼柱的靶標上，光束中心同靶標中心垂直，且通過旋轉(zhuǎn)最少2～3次經(jīng)緯儀水平度盤，投測點均重合可表明鋼柱垂直度無偏差、無偏載。同時監(jiān)測相鄰鋼柱中心線與定位軸線的偏差，以此監(jiān)測柱間距作為復(fù)核［14］。

因溫度影響造成鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)力偏差要考慮變形處理，高層鋼結(jié)構(gòu)因拆除施工時長時間單邊日照會引起結(jié)構(gòu)側(cè)向變形。對于單根鋼柱而言，鋼柱將會向背光的一側(cè)發(fā)生附加的傾斜位移，可考慮對鋼柱進行拆除預(yù)偏，預(yù)偏方向與太陽光照方向相反；塔吊等特種機械拆除施工受風(fēng)荷載影響重要，結(jié)合結(jié)構(gòu)的受力特性，在允許的風(fēng)力范圍內(nèi)進行施工，嚴禁超限施工；鋼結(jié)構(gòu)的受損和安全性降低經(jīng)常是由于動力荷載引起的累積結(jié)果，結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)往往與引起整體振動的強振源相聯(lián)系［15］。影響結(jié)構(gòu)振動特性的主要因素是結(jié)構(gòu)剛度、質(zhì)量分布、阻尼，還與結(jié)構(gòu)的支承與約束狀態(tài)、環(huán)境因素等有關(guān)，對構(gòu)件在拆除過程中的振動情況進行監(jiān)測，不但可完善結(jié)構(gòu)特性參數(shù)來防止安全隱患，還能防止構(gòu)件產(chǎn)生動力失穩(wěn)；鋼結(jié)構(gòu)建筑自重對結(jié)構(gòu)變形影響相對于混凝土結(jié)構(gòu)的較小，可根據(jù)實際情況判定。

環(huán)境氣候同樣是對拆除施工有重要影響的因素，根據(jù)項目所在地的具體氣候情況編制冬、雨季的拆除施工方案，臨時支撐架及配套腳手架應(yīng)設(shè)置防滑條，最好因地制宜配置加熱等去濕除潮措施。

2.3 拆除后階段

通常拆下物存在兩種再利用方式，首先是直接利用，拆除后螺栓孔及整體外觀均較好的鋼結(jié)構(gòu)件，經(jīng)倒運后存放或直接投入再利用，通過二維碼系統(tǒng)及時對拆下物信息可追溯性能夠有效地避免額外費用和二次成本；其次是材料回收，動火切割后或在結(jié)構(gòu)分段拆除中的邊角料，包括拆除下的其他各類建材，回收目的地越近，運輸成本越低，環(huán)境影響也越小。

現(xiàn)在業(yè)界尚沒有專門的拆除評估職業(yè)，對建筑拆除的評估一般是由設(shè)計師、施工單位、業(yè)主客戶、或具有一定相關(guān)專業(yè)知識學(xué)者的討論，來確定建筑的拆除是否可以進行。德國弗蘭克·斯科特曼教授借鑒制造業(yè)理念，將建筑拆除作為“定制化”生產(chǎn)中的一種計算機軟件程序，可以快速估計潛在的搶救價值和拆除成本。這將有助于在拆除施工開始之前，對該目標建筑的可行性做出快速評估。

3 有序化拆除實例與方法驗證

為有效評估鋼結(jié)構(gòu)建筑在有序化基本原則指導(dǎo)下拆除所帶來的資源化成果，我們建立系統(tǒng)性的綠色拆除工藝方法體系，有序化、有步驟地完成對鋼結(jié)構(gòu)建筑的拆除。位于某鬧市區(qū)的鋼結(jié)構(gòu)辦公大樓因城鎮(zhèn)規(guī)劃原因被限令拆除，使用壽命尚不滿10年。該樓為典型的鋼框架結(jié)構(gòu)，主體長125.00 m，寬110.00 m，地下4層，地上13層，標高從+74.210 m（B3層）到143.660 m，典型柱距為26.97 m×9.00 m，傾斜勁性鋼管柱截面為?1350×（20～60）mm；選取第L4層作為典型分析對象，該樓層鋼梁呈正交分布的主次梁結(jié)構(gòu)體系，主梁最大截面尺寸為雙拼II1340×1800×120/（90×2）。

3.1 拆除規(guī)劃及預(yù)案

經(jīng)現(xiàn)場勘探確定該建筑物從地下室三層B3貫穿至第六層L6的“Y形”鋼管柱，單根構(gòu)件長度超31 m、總重約94 t，在原安裝過程中已通過全熔透對接焊成為整體。每層樓面的“X形”鋼平臺單體尺寸為9.0 m×9.0 m，重達112.7 t/個。

從使用狀態(tài)和結(jié)構(gòu)承載力狀態(tài)兩方面進行拆除前鑒定。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研，收集和整理當?shù)仡愃其摻Y(jié)構(gòu)建筑的信息作比對，分析相同環(huán)境因素下結(jié)構(gòu)損傷的演化規(guī)律，結(jié)合現(xiàn)代專業(yè)檢測方法，對材料強度、裂縫、變形、誘蝕等測定。典型的鋼框架結(jié)構(gòu)傳力途徑明確，進一步有限元分析后，按現(xiàn)行規(guī)范驗算校核，主要分析承載傳力途徑上關(guān)鍵構(gòu)件對結(jié)構(gòu)安全使用的影響。比對外懸挑及檐口等典型可視位置在原設(shè)計圖紙的坐標，結(jié)構(gòu)不同部位未有明顯沉降、圍護結(jié)構(gòu)固定點無破壞，節(jié)點功能有效、各樓層位移及變形偏位均在合理偏差范圍內(nèi)。該建筑鋼構(gòu)件由于采用國際優(yōu)質(zhì)油漆品牌且漆膜厚度超200μm，防腐系統(tǒng)依然有效。將經(jīng)驗法和科學(xué)鑒定結(jié)合，能夠更加全面地識別待拆建筑結(jié)構(gòu)的性能和狀態(tài)，為拆除預(yù)案和實施提供可靠的技術(shù)依據(jù)。

初步確定塔吊組裝及移動機械同步作業(yè)的拆除方案，劃分作業(yè)區(qū)并布置塔吊至電梯井位置分別在Y-W/第4-5軸、AA-Y/第15-16軸、N-M/第20-12軸（圖2），對相應(yīng)塔吊位置的屋面及樓面等缺口通過鋼框架進行補強和連接；同時查證建筑檔案館的原交工資料以驗證原塔吊布置方案。經(jīng)圖2放樣建筑信息模型應(yīng)用及構(gòu)件分解，兼顧機械的懸臂工效和拆下物尺寸限制，鋼結(jié)構(gòu)件分解及重量布置、塔吊布置及作業(yè)區(qū)域見表1。

通過典型節(jié)點及其所在位置，進行設(shè)備選型及工況復(fù)核，確保每一根鋼構(gòu)件盡可能避免被破壞且最大發(fā)揮機械利用率。通過表1對典型鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點重量對比，可知在標準層的典型節(jié)點“Y形”柱節(jié)點重量23.0 t，選取最不利情況位于AE軸/第22軸節(jié)點，此時塔吊使用半徑42.459 m，T1200-64Q塔吊60 m臂長4倍率工況下的額定使用重量為29.0 t，考慮吊鉤及鋼絲重量1.1倍安全系數(shù)小計1.9 t，即29.0 t>23.0 t+1.9 t，塔吊利用率可達85.9%。同樣對表1“X型”鋼平臺中心節(jié)點分析，該節(jié)點重24.1 t，塔吊最不利情況位于AE軸/第22軸節(jié)點，此時塔吊使用半徑45.09 m，同樣此情況下塔吊的額定使用重量為26.9 t，26.9 t>24.1 t+1.9 t，該塔吊利用率將高達96.7%，滿足吊拆施工要求。

表1 典型鋼構(gòu)件參數(shù)組成Table 1 Parameters for typical steel members

從鋼結(jié)構(gòu)件的重量布置（圖2）可知，標準層共有4根鋼梁超出塔吊拆除吊運能力，需要對這些鋼梁再次分段并根據(jù)實際現(xiàn)場環(huán)境布置臨時支撐協(xié)助拆除。4根鋼構(gòu)件拆除分解如表2所示。

根據(jù)表2超重構(gòu)件的重量及所在位置，對各實施方案進行工況分析和工效計算，如圖3所示。此根超重鋼梁全長22 m，重量88.77 t，現(xiàn)場設(shè)計分段為2段，即1根10 m段（40.35 t）和1根12 m段（48.42 t），分別進行工況分析：吊裝10 m段時，TC1作業(yè)半徑36.57 m，起重能力35.35 t×80%>24.21 t（TC1塔吊）+1.9 t；TC2作業(yè)半徑37.17 m，起重能力33.54 t×80%>16.14噸（TC2塔吊）+1.9 t，同理吊裝12 m段塔吊利用率達到95%，均滿足要求。依次對其他超重鋼構(gòu)件工況核算利用率分別達到96.2%、78.6%、92.8%，有效發(fā)揮使用功效。

圖3 對超重鋼構(gòu)件的拆除分段工況分析Fig.3 Analysis for heavy steel members demolition

表2 標準層超重鋼構(gòu)件的分段設(shè)計Table 2 Arranged section for overweight steel member in standard floor

拆下物的歸集取決于綠色施工順序，在臨時區(qū)首先對拆下物無區(qū)別整理和分類，完整的鋼構(gòu)件登記后直接送至包裝處理區(qū)，經(jīng)動火處理的鋼構(gòu)件在去除毛刺或切割口處理后轉(zhuǎn)運至處理區(qū)，而固廢物垃圾和破損的鋼制品被作為有價物回收，隨外運批次直發(fā)處理場，再經(jīng)由廢料加工行業(yè)二次加工成為商品；在包裝處理區(qū)按照鋼梁或鋼柱的截面規(guī)格進行分流，對于油漆或防腐系統(tǒng)破壞嚴重的鋼構(gòu)件進行必要的防銹處理；暫時無法投入下一個項目或再利用的鋼構(gòu)件，單獨包裹以珍珠棉薄膜防塵；包裝完畢的鋼制品或固廢物，統(tǒng)一按照車載體重比配重要求，轉(zhuǎn)運至成品區(qū)待運。拆除后堆場可采取搭設(shè)可移動式活動棚避免因拆除施工破壞防腐層的受損面返銹［16］?？紤]部分鋼構(gòu)件表面附著混凝土或其他雜質(zhì)在將來面臨回收處理難度較大，Cu、Sn等元素一旦混入很難再去除，回收再利用過程可以考慮先采用儀器快速檢測分析。

3.2 有序化的拆除實施

鋼結(jié)構(gòu)建筑拆除在原則上首選是通過解除原栓接節(jié)點的高強螺栓連接進行，為能夠順利完成復(fù)雜節(jié)點拆除，通過對單剪連接高強螺栓群進行實體單元有限元模擬分析，結(jié)合非線性影響，精確掌握到高強螺栓群在各階段包括滑移、強化和屈服等各個階段的受力機理分析結(jié)果。需要解體分段的鋼構(gòu)件的臨時支撐點選擇非常關(guān)鍵，臨時支撐的構(gòu)造根據(jù)上部及關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)所傳力的大小而設(shè)置，并驗算下部結(jié)構(gòu)的承載能力［17］。

該實例中臨時支撐結(jié)構(gòu)經(jīng)軟件Midas的建模與計算分析相結(jié)合驗證施工方法與數(shù)值模擬合理性，取得包括最大壓應(yīng)力與變形、壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定性、支撐點反力與樓板承載力的對比結(jié)論［18］。

圖4 典型鋼節(jié)點拆除及支撐架Fig.4 Typical joints removed and supported frames

臨時支撐架的最不利工況出現(xiàn)在對位于AE軸/第2-7軸超重鋼梁的拆除（表2中編號1#），按照最不利荷載工況1.35D+0.9w45計算，風(fēng)荷載設(shè)計值為3.5 kPa，經(jīng)驗算可得支撐架頂端位移最大值為1.332 5 mm

圖5 支撐架與樓板承載力的驗算Fig.5 Checking for temporary tower

根據(jù)相關(guān)規(guī)范對樓板進行沖切強度及抗彎強度計算。經(jīng)勘察本案樓板鋼筋布置為12@200 mm、每延米鋼筋截面積565.2 mm2，可知在支撐架角柱最大荷載184.8 kN作用下，樓板彎矩107.48 kN·m小于抵抗彎矩設(shè)計值Mcd=259.99 kN·m，同時樓板的抗沖切承載力Vsd=595 kN。遠大于角柱集中反力，該支撐架設(shè)計及下部結(jié)構(gòu)構(gòu)造均滿足拆除施工要求。

綠色拆除的過程控制及監(jiān)測：對于鋼梁的拆除，用全站儀測出鋼柱與鋼梁連接牛腿的標高值，通過與理論標高對比位移差值來判斷鋼梁的內(nèi)力情況和變形監(jiān)控，同時對鋼梁的重點部位內(nèi)力監(jiān)測，有利于局部結(jié)構(gòu)及連接處應(yīng)力應(yīng)變隨各外界載荷（溫度、風(fēng)載等）作用而變化，為主要節(jié)點的安全拆除提供監(jiān)測依據(jù)［19］。

針對該建筑鋼柱多為圓管形式的特點，拆除工程師采用鋼結(jié)構(gòu)管（柱）的對接器可有效解決鋼管拆除過程中高精度、低應(yīng)力的要求，并保障鋼管在豎向拆除過程中不因移位造成豎向荷載對支撐架偏載影響過大。

鋼結(jié)構(gòu)建筑拆除同樣要避免連續(xù)性倒塌的發(fā)生，局部位置因原結(jié)構(gòu)體系的豎向承重鋼構(gòu)件被拆除而發(fā)生動力響應(yīng)，在彎矩和拉力共同作用下會出現(xiàn)不同的受力機理。通過布置觀測點對失效柱柱頂荷載、位移以及響應(yīng)構(gòu)件的位移跟蹤復(fù)測，可及時掌握梁端和跨中應(yīng)變的發(fā)展與傳遞規(guī)律，提高節(jié)點在結(jié)構(gòu)體系抗連續(xù)倒塌性能［20］。

該拆除現(xiàn)場不能在塔吊及其他機械設(shè)備同時工作覆蓋范圍之外布置臨時的拆下物堆場，根據(jù)有序拆除工藝流程建立動態(tài)拆下物堆場，始終維持場地周轉(zhuǎn)利用率。首先建立臨時堆場，滿足C區(qū)鋼結(jié)構(gòu)的拆除和臨時設(shè)備的堆放，構(gòu)件轉(zhuǎn)換倒運出場保證在兩天之內(nèi)，對每根構(gòu)件通過二維碼建立可追溯性系統(tǒng)，同時引入二維碼編譯腳本實現(xiàn)移動設(shè)備端掃描二維碼對構(gòu)件模型即時預(yù)覽和信息查詢［21］。

建筑拆除與廢料利用存在正相關(guān)性［22］，協(xié)助施工并提高材料利用率，將施工前期所拆下的屋面附屬結(jié)構(gòu)及型鋼材料焊接再組裝，制作成帶有滾輪的施工措施平臺，投放在不同樓層上，重新服務(wù)于拆除施工。

3.3 有序化拆除的實施評價

在有序化的綠色拆除基本原則指引下，鋼結(jié)構(gòu)建筑的綠色拆除通過多種有效的技術(shù)和施工方法配合，盡量減少因拆除而造成的無法再生利用固廢料、提高資源化程度，有效落實綠色拆除的成果。

在該鋼結(jié)構(gòu)建筑拆除實例的具體實施過程中，建筑信息模型作為一種優(yōu)化數(shù)字化技術(shù)被投入使用，這是拆除前階段的關(guān)鍵步驟。數(shù)字化技術(shù)的核心就是通過這種分解和確定具體的拆除目標，并在整個拆除過程中實現(xiàn)建筑信息模型的共享與轉(zhuǎn)換，將擬被拆除的鋼構(gòu)件目標信息具體化；同樣也可以在模型里模擬并調(diào)換拆除施工順序，經(jīng)合理性驗證后，將不同拆除路徑的擬合結(jié)果進行比較，可較全面、快速地規(guī)劃和評估拆除工作。

該案例施工場地狹小，為解決該鋼結(jié)構(gòu)建筑所處周邊地理環(huán)境復(fù)雜、建筑外形尺寸較大、施工空間不足的困難，拆除過程中組合采用了構(gòu)件分段、機械選型、動態(tài)堆場三種施工措施方法。拆除分段技術(shù)在滿足安全規(guī)范要求下，根據(jù)信息模型及實地各樓面的平面形狀與結(jié)構(gòu)形式，綜合考慮對稱性和整體穩(wěn)定性進行實施，分段原則應(yīng)遵循參數(shù)應(yīng)適應(yīng)運輸尺寸、盡量減少分段數(shù)量、分段實施滿足各拆除操作工序的合理性和安全性，且優(yōu)先在承載力相對較弱的區(qū)域進行。機械布置相關(guān)于合理劃分施工區(qū)域，首選采用原建筑的垂直通道布置機械。所選機械型號與構(gòu)件分段尺寸同樣相關(guān)，同時防止因動火拆除造成的誤差積累，經(jīng)兩者相互演算獲得機械最大利用率的最佳布置位置。動態(tài)堆場的布置緊密關(guān)聯(lián)施工現(xiàn)場的堆放條件、道路、機械位置等因素，提高拆下物的周轉(zhuǎn)時間，為順利拆除實施提供足夠作業(yè)面，并因地制宜將部分材料在拆除過程中再利用。最終實現(xiàn)降低設(shè)備的投入，并為拆除下的鋼構(gòu)件提供足夠空間，大幅降低成本。

案例中采用工況復(fù)核作為輔助性計算方法，首先對分段尺寸、機械選型及堆場布置三者進行資源平衡，包括對施工現(xiàn)場的空間資源進行優(yōu)化，平衡拆除作業(yè)區(qū)域與堆場所需面積，縮小二次運輸距離，使空間資源得到充分利用；其次考慮到機械作業(yè)時間，并提高作用工效；最后結(jié)合有限元分析驗證臨時措施和下部結(jié)構(gòu)的拆除安全性。

該鋼結(jié)構(gòu)辦公大樓實施有序化的綠色拆除后，總用鋼量12 400 t最終實現(xiàn)回收成品鋼構(gòu)件10 449 t，約占84%；拆下物在現(xiàn)場作為施工輔助裝備重新直接使用339 t，約占3%；鋼構(gòu)件成品回收率高達87%。

通過實例分析發(fā)現(xiàn)，底層鋼結(jié)構(gòu)柱腳及附屬裝飾鋼結(jié)構(gòu)損壞較嚴重且不可修復(fù)，部分鋼構(gòu)件節(jié)點全熔透焊接成型后與壓型鋼板混凝土樓面成為整體無法分離，重復(fù)利用做輔助支撐架的部分型材降低了成品回收率。同時也發(fā)現(xiàn)較長的拆除工作時間被耗費在附屬結(jié)構(gòu)施工上，比如在對石膏板、PV屋面、墻體的拆除分項工程，可通過加強對此部分的管理，找到拆除工程中的最大效益和工期追求的兩者平衡。

4 結(jié) 語

建筑行業(yè)倡導(dǎo)的綠色發(fā)展戰(zhàn)略目標，已體現(xiàn)在綠色建筑、綠色施工、既有建筑的綠色改造等多方面，然而從基于建筑的全壽命周期角度考慮，需要綜合性更深入地在節(jié)能、碳減、運營、成本、效率等多方面建立系統(tǒng)性的規(guī)則。

本文提出的鋼結(jié)構(gòu)綠色拆除有序化原則，在遵循這樣有規(guī)劃、有預(yù)案、有步驟的“三階段九過程”原則指導(dǎo)下，并不是片面得追求低成本、利潤最大化，而是從根本上將綠色拆除的施工優(yōu)化措施和先進工藝方法整合，作為有序化基本原則的有機組成部分，將包括建筑信息模型的多樣化運維、待拆除構(gòu)配件依據(jù)作業(yè)工況的受力分析與技術(shù)分段、結(jié)合環(huán)境影響評價的過程控制及監(jiān)測、拆下物的分區(qū)管理和即時再利用，以及動態(tài)堆場的設(shè)置等綠色拆除的管理和技術(shù)滲透到組織設(shè)計中，配合綠色拆除有序化原則的實施。經(jīng)實例驗證，能有效保留原建筑鋼結(jié)構(gòu)部件完整性，提高建筑固廢資源化和拆下物的再利用率。

通過有序化基本原則、方法和實例分析結(jié)果相結(jié)合，找到了綠色拆除與資源化的內(nèi)在聯(lián)系，可在系統(tǒng)性地拆除施工同時，完善實時監(jiān)測方案來反饋待拆構(gòu)配件的即時狀態(tài)、對各類外部荷載因素作用的響應(yīng)，這有助于全面掌握建筑物在各階段的狀態(tài)，也是提高綠色化、資源化的科學(xué)途徑。